耐低鉀玉米吸鉀機(jī)制及生理生化特性的研究

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1、沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文耐低鉀玉米吸鉀機(jī)制及生理生化特性的研究姓名：金橋申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：生物化學(xué)及分子生物學(xué)指導(dǎo)教師：任大明;劉延吉2003.6.1沈訊教業(yè)夫?qū)W頊j。學(xué)位論文摘要本文主要研究不同品種玉米在吸鉀機(jī)制及生理生化特性上的差異，利用耐低釧和不剝低鐘兩個(gè)玉米自交體系為材料在液培實(shí)驗(yàn)中設(shè)置了0，100，100011M3個(gè)鉀水平，不同品種玉米在完全營養(yǎng)液中培養(yǎng)兩周后轉(zhuǎn)移至不同K+水平下連續(xù)培養(yǎng)50天，并在0天，10天，25天，50天時(shí)測定其形態(tài)結(jié)構(gòu)，生理生化等指標(biāo)。研究結(jié)果表明，在完全營養(yǎng)液中，出于耐低镩與不耐低鉀品種玉

2、米的吸鉀機(jī)制相同(主要通過低親和吸收，即K+通道)，吸鉀能力沒有差異．植林可以詎常生長，沒有表現(xiàn)出缺剴癥狀。喇與不耐品神玉米的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化指標(biāo)沒有明顯差別：在營養(yǎng)液所含K+為0、100HM的低鉚逆境條件下，耐低鉀品種玉米根系對K+的親和力(吸鉀能力)明顯高于不耐低鉀品種，并且兩個(gè)品種在形念結(jié)構(gòu)，生理生化特性上表現(xiàn)出明顯灼差異口f1．在低鉍條件下耐低鉀玉米對K七釣親和性嘮顯高于不襯低鋝品種，陽脊的Km值相差進(jìn)一倍。2．在完全營養(yǎng)液中，耐與不耐品種玉米的根系活力比較接近，并役“!最著差異；在低鍘f營養(yǎng)液中，ilJjj低鋼J玉米的

3、根系活力則明顯高于不酬低鉀7品種。3．在K+缺乏的逆境條件下，涮低鉀品種的植株與不酬低鐘的植株棚比較，根系較為發(fā)達(dá)，具體表現(xiàn)為根數(shù)多、根量大。4．在完全營養(yǎng)液中，4個(gè)品種的熒光效率沒有踢顯差異，而在低鋝環(huán)境中酬低鐘品利，玉米的熒光效率明顯比不耐低釧品種要高。5l時(shí)低铘品剝‘在低例條件下體內(nèi)鈣調(diào)素食量大量增加，薺參與調(diào)控植物抗逆反應(yīng)，使植株可以正常生長：而不耐低鐘品種x．-t1_[g鉀環(huán)境不敏感．對逆境脅迫反應(yīng)較饅．體內(nèi)鈣調(diào)素含量沒有明顯增加，植株的生長受到抑制。5．在逆境條t'4：下，耐低鉀玉米較不耐低鉀玉米體內(nèi)ABA含量增加較少

4、，lAA、GA、zR含量減少較小，植物體內(nèi)原有的適合植株生長的激素平衡沒有被破壞，植物體的生長沒有受到影響。7．在完全營養(yǎng)液中，耐與不耐低釧品種的葉綠體ATPgse話性差異刁：夫。!與營養(yǎng)液處于低鉀條ill二時(shí)，不刑低鉀品種A、B的葉綠體ATPas。中文摘要活力迅速降低，影響植株的光合作用；耐低鉀品種C、D的葉綠體ATPase活力并沒有降低，可以進(jìn)行正常的光合作用。8，在完全營養(yǎng)液中，耐低鉀與不耐低鉀品種的PEP羧化酶活性差異不大。當(dāng)營養(yǎng)液處于低鉀條件時(shí)，耐低鉀品種C、D的PEP羧化酶活力并沒有降低，植株可以正常迸行光合作用：而不

5、耐低鉀品種A、8的PEP羧化酶活力迅速降低，導(dǎo)致植株的光合作用下降。9．耐低鉀品種對低鉀環(huán)境敏感，在低鉀條件下體內(nèi)NAD激酶活力增加，參與植物抗逆反應(yīng)，使植株可以正常生長；而不耐低鉀品種對低鉀環(huán)境不敏感，對逆境脅迫反應(yīng)較慢或不反應(yīng)，體內(nèi)酶活力沒有明顯增加，對逆境的抵抗能力不強(qiáng)，使植株的生長受到抑制。lO．在完全營養(yǎng)液中，耐低鉀與不耐低鉀品種的質(zhì)膜Ca2+-ATPase活性差異不顯著。當(dāng)營養(yǎng)液處于低鉀條件時(shí)，不耐低鉀品種玉米的質(zhì)膜Ca”一hTPase的活力迅速上升，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鈣離子濃度迅速下降，抑制植株生長：耐低鉀品種玉米的酶活力

6、雖然也升高，但并不顯著，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的鈣離子濃度降低不多，對生長影響不大。11．本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說明耐低鉀玉米對低鉀環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制可能是：協(xié)調(diào)增加了根長、根數(shù)、根系活力；保持熒光效率、植物體內(nèi)酶活性的穩(wěn)定；增加了鈣調(diào)素含量、改變了激素含量，調(diào)節(jié)了激素問的比例，建立了～個(gè)適合于植株生長的平衡態(tài)。礦～，．／關(guān)鍵詞：主粟：離子吸吱與力學(xué)；鈣宙繁；內(nèi)蘸《素：PEP裂籠酶；葉綠體偶聯(lián)因子ATPase；NAD激酶；質(zhì)膜Ca2+一ATP酶凡07擴(kuò)7沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)順十學(xué)位論文刖云K+是高等植物細(xì)胞中一個(gè)重要的營養(yǎng)元素。與植物組織分化和細(xì)胞特殊運(yùn)動(dòng)有密切的聯(lián)

7、系。鉀是以無機(jī)離子的形式被植物吸收的。但是，植物組織中K+的含量并不與環(huán)境中的鉀元素的含量對應(yīng)。細(xì)胞中K+濃度較高，一般維持在100—120mmol兒，而土壤中K+的濃度較低，通常在100Ilm01／L到1000P．1n01／L之間。植物根系能夠逆濃度梯度吸收K+，而且可以保持細(xì)胞質(zhì)中的K+濃度相對穩(wěn)定，因而植物根系吸收K+的機(jī)制一直是研究熱點(diǎn)‘1,3,67oI、鐘素營養(yǎng)研究的歷史早在1922年ttoorS就發(fā)現(xiàn)不同玉米品種對各種肥力條件有各不相同的適應(yīng)性，1926年Hoffer證明不同玉米自交系對養(yǎng)分條件的反應(yīng)各不相同。1949

8、年Harvey用水培方法首次從遺傳學(xué)的角度研究了玉米不同基因型對N素反應(yīng)的差異。1955年Foy和Barber比較了兩種玉米自交系的鎂營養(yǎng)，將它們種植于缺鎂土壤上時(shí)，二者生長的差異非常顯著旺1。20世紀(jì)60年代末，植物營養(yǎng)學(xué)家Epsten等首次提出